Синтез модифицированных природных хлорофиллов и изучение их свойств для бинарных методов терапии в онкологии (06.09.2010)

Автор: Грин Михаил Александрович

фотодинамическая терапия с его использованием

Циклоимид 43 имеет высокую фотоцитотоксичность (IC50=0.26 мкМ), которая коррелирует со значительным ингибирующим эффектом препарата на опухоль. Экспериментальная ФДТ мышиной меланомы B16T с использованием соединения 43 в форме мицеллярной дисперсии на основе Кремофора EL показала эффективное фотоиндуцированное воздействие вещества на опухоль, что привело к торможению роста опухоли с индексом ТРО, достигающим 91%, а величина УПЖ составила 61,3%.*

Изучение фотоиндуцированной активности ФС 43 при лечении человеческой меланомы Mel7, которая была подкожно перевита бестимусным мышам и характеризуется чрезвычайно высокой агрессивностью и резистентностью к известным химиотерапевтическим препаратам, показало также высокую эффективность воздействия на опухоль с индексом ТРО около 96%. Хорошая фармакокинетика циклоимида 43, включающая максимальное накопление препарата в опухоли в течение 5 часов после введения с индексом селективности, достигающим 11, и высокая фотодинамическая активность делают это соединение весьма перспективным для дальнейшего изучения в качестве высокоэффективного ФС для ФДТ глубокозалегающих и пигментированных опухолей.

1.5.3. Разработка наноструктурированных инъекционных форм метилового эфира O-этилоксима N-этоксибактериопурпуринимида

Учитывая гидрофобный характер исследуемого соединения 43, для биологических испытаний in vivo были созданы наноструктурированные (липосомальные и мицеллярные) инъекционные формы препарата.

Кроме мицеллярной дисперсии на основе Кремофора была получена дисперсия на основе Эмуксола-268 и липосомальная инъекционная форма, состоящая из липосом с диаметром около 100 нм на основе фосфатидилхолина, холестерина, фосфатидилэтаноламина и ПЭГа 2000. Выполнены сравнительные биологические испытания трех лекарственных форм препарата и показано, что наилучшей фармакокинетикой и фотоиндуцированной активностью обладает липосомальная форма. Так, величина ТРО для ФС 43, заключенного в липосомы, превысила этот параметр для мицеллярных дисперсий и составила 81 % (Рис.2).

Таким образом, наноструктурирование является существенным фактором, обеспечивающим высокую селективность накопления ФС в опухоли за счет эффективной диффузии наночастиц через дефектный эндотелиальный слой сосудов новообразований.

__________________________

* Значения ТРО и УПЖ получены при дозах ФС 0.5-1 мг/кг массы тела животных, облучение лазером с длиной волны 797 нм через 1 час после введения препарата, плотность мощности 200 мВт/см2, время облучения 20 мин.

Рис. 2. Эффективность ФДТ на меланоме В16 с использованием 3-х инъекционных форм циклоимида 43.4

Способ получения метилового эфира O-этилоксима N-этоксибактериопурпуринимида и фотодинамическая терапия с его использованием явились предметом заявки на изобретение (Миронов А.Ф., Грин М.А. и др, 2009).

1.6. Бактериохлорины, модифицированные по пиррольному кольцу А

1.6.1. Синтез винильного аналога бактериопурпурина

Наличие ацетильной группы в производных Бхл а серьезно осложняет протекание реакции с гидроксиламином. Поэтому в настоящей работе предложен способ превращения ее в винильную (Схема 12).

Восстановление ацетильной группы проводилось не на БП 8, а на бактериохлорине р

65, во избежание возможного восстановления ангидридного экзоцикла в (-лактонный

(Mironov A.F., Efremov A.V., Efremova O.A. et al. J. Chem. Soc., Perkin Trans 1, 1998).

Полученную из БП 8 трикислоту 65 восстанавливали боргидридом натрия в соответствующий спирт 66, имеющий максимум поглощения при 740 нм. Обработка последнего соляной кислотой в диоксане приводила лишь к замыканию ангидридного цикла и не затрагивала (-гидроксиэтильной группы. Образование соединения 67 также наблюдалось при действии тозилхлорида на спирт 66, причем если реакция проводилась более 2 часов, то преимущественно получался О-тозилат.

____________________________

4Эксперименты in vivo проведены в НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН с.н.с. Мееровичем Г.А. и с.н.с. Мееровичем И.Г.

Схема 12. Синтез и модификации 3-винил-3-деацетилбактериопурпурина 68.

Нами разработан эффективный способ дегидратации, основанный на обработке спирта 66 п-толуолсульфокислотой. При этом обнаружено, что наряду с образованием винильной группы происходит замыкание ангидридного экзоцикла в соединении 68, что приводит к возвращению основной спектральной полосы Qy в область 783 нм. Наряду с кислотой 68а получены ее метиловый 68б и этиловый 68в эфиры.

При взаимодействии соединений 68а и 68б с гидроксиламином были получены соответствующие N-гидроксициклоимиды 69а и 69б, а обработка 69а диазометаном давала метиловый эфир N-метоксициклоимида 69в, который является структурным аналогом метилового эфира N-метоксипурпуринимида (?макс.=711нм), (Mironov A.F., Lebedeva V.S. Tetrahedron Lett., 1998) в бактериохлориновом ряду со спектральной полосой Qy, смещенной в район 810 нм.

1.6.2. Амфифильные производные бактериохлоринов

Использование гидрофобных ФС, несмотря на имеющиеся в клинической практике примеры, неудобно, так как оно трудоемко и удорожает лекарственные формы. В этой связи стоит проблема синтеза амфифильных ФС. Известно, что природные бактериохлорины отличаются высокой гидрофобностью. Для успешного их использования в ФДТ необходимо наличие более сбалансированного соотношения гидрофобных и гидрофильных заместителей в молекуле.

Для увеличения гидрофильности бактериопурпуринимидов нами был осуществлен синтез производных, которые содержат в пирроле А гидроксилсодержащие заместители, присоединенные к макроциклу за счет простой эфирной связи (Схема 13).

Схема 13. Синтез бактериопурпуринимидов с полярными заместителями в пиррольном кольце А.

Модификации проводили на N-метоксициклоимиде 70, для получения которого спирт 67 обрабатывали гидроксиламином и диазометаном. Гидроксильную группу в пирроле А активировали с помощью ангидрида трифторуксусной кислоты и полученный трифторацетат 71 конденсировали с метиловым эфиром этиленгликоля, ди- и триэтиленгликолями и глицерином, получая соединения 72-75.

Изучение фотофизических свойств бактериопурпуринимидов 72-75 показало, что характер полярного заместителя в пиррольном кольце А не оказывает существенного влияния на спектральные характеристики пигмента. Однако по сравнению с исходным бактериопурпурином 8 введение в молекулу кислородсодежащих заместителей вдвое повышает генерацию синглетного кислорода (??=0.27 для БП и ??~ 0.55 для циклоимидов 70, 72-75).

Этот факт коррелирует с фотоиндуцированной активностью полученных соединений. В экспериментах in vitro на линиях клеток HeLa и A549 было показано, что фотоцитотоксичность соединений с кислородсодержащими заместителями в пирроле А в 20 раз выше, чем у исходного бактериопурпурина (Рис.3).

???????n

Причина столь высокой активности полученных препаратов связана с их повышенной селективностью к раковым клеткам (коэффициент селективности 8-13) и значительным

квантовым выходом генерации синглетного кислорода (0.54-0.57).5 Анализ распределения ФС в тканях показал наибольшее накопление в сосудах опухоли, приводящее к гипоксии и некрозу последней, что полностью согласуется с данными израильских исследователей по механизму действия производных Бхл а.

Рисунок 3. Фотоцитотоксичность бактериопурпуринимидов с полярными заместителями в пирроле А.

2. Конъюгаты производных природных хлорофиллов с молекулами других классов

Использование известных ФС в клинике дает не плохие результаты, но применение этих веществ нередко связано с побочными эффектами. Исследования, направленные на изыскание путей снижения этих явлений, весьма актуальны. Одним из возможных путей повышения избирательности фотодинамического действия является присоединение к молекулам фотосенсибилизатора лигандов, для которых имеются специфические рецепторы на поверхности опухолевых клеток. Для подобных соединений характерна повышенная селективность связывания с поверхностью опухолевых клеток, что

приводит к увеличению эффективности фотодинамического действия и позволяет снизить

концентрацию препарата.

____________________________

5Спектральные свойства и фотоцитотоксичность производных Бхл а изучены д.б.н., проф. Феофановым А.В., ИБХ РАН.


загрузка...